曲柄連桿機(jī)構(gòu)-曲柄連桿組

本章講述內(nèi)容：

§2.1概述§2.2

機(jī)體組§2.3

活塞連桿組§2.4

曲軸飛輪組第二章曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣環(huán)油環(huán)活塞銷(xiāo)活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋2.3活塞連桿組

連桿襯套定位套筒活塞銷(xiāo)卡簧2-18組成：活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿1、作用：（1）構(gòu)成燃燒室；（2）傳遞動(dòng)力。2、要求：鋁合金(質(zhì)量小,導(dǎo)熱性好);灰鑄鐵一、活塞3、材料與工藝：（1）材料：

a、共晶鋁硅合金（鑄鋁、鍛鋁）；特點(diǎn)：質(zhì)量小，導(dǎo)熱性好。b、組合式：上半部用鋼，下半部用鋁合金，沉頭螺栓連接。

特點(diǎn)：

1、剛度好，高溫強(qiáng)度高；

2、耐磨（環(huán)槽）。（2）工藝：a、鑄造：質(zhì)量大，加工工序多；b、鍛造：居中；c、模鍛：質(zhì)量小，加工少。4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）基本結(jié)構(gòu)：由頂部、頭部、裙部組成。1—活塞頂部2—活塞頭部3—活塞裙部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、受熱面積小、應(yīng)力分布較均勻，多用在汽油機(jī)上。凸起呈球狀、頂部強(qiáng)度高，起導(dǎo)向作用、有利于改善換氣過(guò)程。凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃燒；提高壓縮比，防止碰氣門(mén)。

a、頂部：組成燃燒室，易熱裂、壓碎，要求加工應(yīng)光潔，材料應(yīng)阻熱?；钊^部位置：

第一道活塞槽與活塞銷(xiāo)孔之間的部分。作用：安裝活塞環(huán)；密封氣缸，防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)；將頂部吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁。氣環(huán)槽油環(huán)槽工作條件最?lèi)毫?，?yīng)離頂部遠(yuǎn)些?；钊N(xiāo)孔活塞裙部位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷(xiāo)座孔。作用：①導(dǎo)向作用;②承受側(cè)壓力。（1）預(yù)先做成階梯形、錐形

活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時(shí)活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。

★為使活塞在各種工況下均能與氣缸壁間保持合理的密封和運(yùn)動(dòng)間隙，制造活塞是通常采取下列結(jié)構(gòu)措施：（2）預(yù)先做成橢圓形。將銷(xiāo)座外端面在鑄造時(shí)凹陷0.5-1mm，或截去一小部分。

橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷(xiāo)座垂直，短軸方向沿銷(xiāo)座方向。這樣活塞工作時(shí)趨近正圓。（3）活塞裙部開(kāi)槽（汽油機(jī)）橫向絕熱槽減少活塞頭的熱量向裙部擴(kuò)散有的兼作油環(huán)回油孔縱向膨脹槽留有膨脹余地活塞強(qiáng)度降低絕熱槽膨脹槽（4）采用雙金屬活塞：

為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷(xiāo)座內(nèi)鑄入或嵌入膨脹系數(shù)低的鋼片。恒范鋼片式活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是這樣的，由于恒范鋼為含鎳33%～36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10，而銷(xiāo)座通過(guò)恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。二、活塞環(huán)：

（一）作用：2、油環(huán)：1、氣環(huán)：平均壽命：6萬(wàn)公里圖2-25活塞環(huán)（1）密封（防止燃?xì)饴┤肭S箱）；是主要作用，是傳熱作用的前提。（2）傳熱（將活塞頭部吸收的70%~80%的熱量傳導(dǎo)給氣缸壁）。（1）潤(rùn)滑（氣缸壁上鋪油膜）；（2）刮油（氣缸壁上多余機(jī)油刮落回曲軸箱）；（3）輔助密封。（二）工作環(huán)境：（1）高溫、高壓、高速，潤(rùn)滑不良，磨損嚴(yán)重；（2）交變的彎曲應(yīng)力。（三）要求：（四）材料：（1）足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性；（2）耐高溫（第1道氣環(huán)）、耐磨。（1）一般用合金鑄鐵，少數(shù)高速?gòu)?qiáng)化柴油機(jī)用鋼片環(huán)以提高彈力和沖擊韌性）；（2）第1道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻（硬度高，并能儲(chǔ)存少量機(jī)油，以改善潤(rùn)滑條件）；（3）其余氣環(huán)一般鍍錫（鑄鋁活塞）或磷化（鍛鋁活塞）（以改善磨合性能）。氣環(huán)的泵油作用

矩形斷面的氣環(huán)隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)把氣缸壁上的機(jī)油不斷送人氣缸中。這種現(xiàn)象稱(chēng)為“氣環(huán)的泵油作用”。（1）增加了潤(rùn)滑油的消耗；（2）火花塞沾油不跳火；（3）燃燒室積炭增多，燃燒性能變壞；（4）環(huán)槽內(nèi)形成積炭，擠壓活塞環(huán)而失去密封性；（5）加劇了氣缸的磨損。

☆活塞環(huán)泵油作用的危害（2）氣環(huán)斷面形狀：1）扭曲環(huán)：（a）正扭曲內(nèi)切環(huán)（b）反扭曲內(nèi)切環(huán)環(huán)的扭曲變形應(yīng)使環(huán)的端面與氣缸壁形成的楔形尖角向下。這樣，活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，因“油楔”作用使環(huán)懸浮于氣缸壁，改善潤(rùn)滑，減少摩擦阻力；活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，向下刮油。但如果裝反使尖角朝上，則活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，向上刮油，機(jī)油消耗率劇增，排氣冒藍(lán)煙。

扭曲環(huán)的優(yōu)點(diǎn)：a)密封性、磨合性好（線(xiàn)接觸）；b)防止“泵油”現(xiàn)象；c)形成油楔，改善潤(rùn)滑；d)提高刮油能力。2）錐面環(huán)：小錐角，不超過(guò)2o，方向不可裝反。優(yōu)缺點(diǎn)同扭曲環(huán)，但仍有“泵油”現(xiàn)象。（d）錐面環(huán)a)工藝性差（凸圓弧面難加工）；b)仍有“泵油”現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)：

缺點(diǎn)：a)活塞上下移動(dòng)時(shí)均能形成油楔作用，改善潤(rùn)滑；b)避免棱緣負(fù)荷，能很好適應(yīng)活塞的擺動(dòng)及氣缸表面；c)密封性改善。3）桶面環(huán)：與氣缸壁凸圓弧面接觸。

（f）桶面環(huán)缺點(diǎn)是環(huán)上、下兩側(cè)平面難以精磨，工藝性差，仍有“泵油”現(xiàn)象。4）梯形環(huán)：如圖所示，側(cè)壓力方向的交替變化，使環(huán)槽間隙時(shí)而減小，時(shí)而增大，間隙中的結(jié)焦被擠出，避免環(huán)因粘結(jié)而折斷，常做第一道氣環(huán)。梯形環(huán)間隙變化作用：布油(活塞上行)刮油(活塞下行)密封(輔助作用)（七）油環(huán)

☆油環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

油環(huán)：置于最后一道環(huán)槽，背隙內(nèi)氣體壓力極低，因此，油環(huán)置于氣缸內(nèi)時(shí)，必須具有較大的初始彈力。

刮油片軸向襯簧刮油片徑向襯簧普通油環(huán)組合油環(huán)（3）油環(huán)分為兩種類(lèi)型：油環(huán)的刮油作用油環(huán)的刮油作用

將氣缸壁上多余的機(jī)油刮下來(lái)經(jīng)活塞上的回油孔流回油底殼。三、活塞銷(xiāo)與銷(xiāo)座（一）活塞銷(xiāo)1、作用：連接活塞和連桿小頭，傳遞動(dòng)力。2、要求：3、材料與工藝：

一般為低碳鋼或低碳合金鋼，經(jīng)表面滲碳或滲氮熱處理以提高心部沖擊韌性和表面硬度，然后進(jìn)行精磨和研磨。（1）足夠的剛度、強(qiáng)度和沖擊韌性；（2）表面耐磨；（3）質(zhì)量小。4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：管狀

（1）等截面圓柱形：易加工，但質(zhì)量大；（2）兩段截錐形：等強(qiáng)度梁，質(zhì)量小，但難加工；（3）組合形：居中。連桿活塞銷(xiāo)全浮式：活塞銷(xiāo)能在連桿襯套和活塞銷(xiāo)座中自由擺動(dòng)，使磨損均勻。半浮式：活塞中部與連桿小頭采用緊固螺栓連接，活塞銷(xiāo)只能在兩端銷(xiāo)座內(nèi)作自由擺動(dòng)。多用于小轎車(chē)形式:全浮式（工作時(shí)自由轉(zhuǎn)動(dòng)）、半浮式。5、活塞銷(xiāo)連接方式：四、連桿1、作用：

連接活塞與曲軸，并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿小頭桿身連桿大頭3、要求：在質(zhì)量盡可能小的前提下有足夠的剛度和強(qiáng)度。（1）連桿小頭：一般壓入減磨的錫青銅襯套，小頭頂部鑄有工藝凸臺(tái)，減重用；小頭頂部開(kāi)有潤(rùn)滑油槽，收集飛濺油霧，潤(rùn)滑活塞銷(xiāo)。（2）桿身：通常做成“工”字形斷面，以求在剛度足夠的前提下盡可能減少慣性質(zhì)量，有的桿身鉆有潤(rùn)滑油道。2、工作特點(diǎn)：復(fù)雜平面運(yùn)動(dòng)，承受壓縮、拉伸、彎曲等交變載荷。4、材料與工藝：中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成。5、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

由連桿小頭、桿身、連桿大頭（包括連桿蓋）三部分組成。

通常做成分開(kāi)式的，以便于拆裝活塞連桿組，被分開(kāi)的部分叫連桿蓋，兩者之間用連桿螺栓連接。連桿與連桿蓋之間有配對(duì)記號(hào)，拆裝時(shí)應(yīng)注意一致。（3）連桿大頭：

連桿大頭具有保持油膜、減少摩擦阻力和易于磨合的作用，主要有巴氏合金、銅鋁合金、高錫鋁合金。軸瓦背面制有定位凸鍵，防止軸瓦轉(zhuǎn)動(dòng)；軸瓦內(nèi)表面開(kāi)有油槽用以?xún)?chǔ)油和作垃圾槽用。6、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿分類(lèi)：（1）平切口：連桿大頭沿著與桿身軸線(xiàn)垂直的方向切開(kāi)，汽油機(jī)和較小功率柴油機(jī)用。

連桿大頭沿著與桿身軸線(xiàn)成30～60o夾角切開(kāi)，常用于曲柄銷(xiāo)直徑較粗的較大功率柴油機(jī)，否則，連桿大頭尺寸太大，無(wú)法從氣缸中拆下活塞連桿組。（2）斜切口：平切式斜切式并列式主副式叉式7、V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿